最新機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案第四版陳立德羅衛(wèi)平(已修改)

　

【正文】 目錄第1章　　機(jī)械設(shè)計(jì)概述 1第2章　　摩擦、磨損及潤(rùn)滑概述 3第3章　　平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 12第4章　　平面連桿機(jī)構(gòu) 16第5章　　凸輪機(jī)構(gòu) 36第6章　　間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 46第7章　　螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 48第8章　　帶傳動(dòng) 60第9章　　鏈傳動(dòng) 73第10章　 齒輪傳動(dòng) 80第11章　 蝸桿傳動(dòng) 112第12章　 齒輪系 124第13章　 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì) 131第14章　 軸和軸轂連接 133第15章　 軸承 138第16章　 其他常用零、部件 152第17章　 機(jī)械的平衡與調(diào)速 156第18章　 機(jī)械設(shè)計(jì)CAD簡(jiǎn)介 163第1章 機(jī)械設(shè)計(jì)概述 機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程通常分為哪幾個(gè)階段？各階段的主要內(nèi)容是什么？ 答：機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程通常可分為以下幾個(gè)階段：　主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求。　在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中設(shè)計(jì)具體要求的前提下，由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行方案并進(jìn)行分析比較，從中優(yōu)選出一種功能滿(mǎn)足要求、工作性能可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可行、成本低廉的方案。 完成總體設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)等。 制造出樣機(jī)、試用、修改、鑒定。 常見(jiàn)的失效形式有哪幾種？答：斷裂，過(guò)量變形，表面失效，破壞正常工作條件引起的失效等幾種。 什么叫工作能力？計(jì)算準(zhǔn)則是如何得出的？答：工作能力為指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現(xiàn)的失效的能力。對(duì)于載荷而言稱(chēng)為承載能力。根據(jù)不同的失效原因建立起來(lái)的工作能力判定條件。 標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義是什么？　答：標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義可使零件、部件的種類(lèi)減少，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理過(guò)程，降低成本，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。第2章　摩擦、磨損及潤(rùn)滑概述 按摩擦副表面間的潤(rùn)滑狀態(tài)，摩擦可分為哪幾類(lèi)？各有何特點(diǎn)？答：摩擦副可分為四類(lèi)：干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦。干摩擦的特點(diǎn)是兩物體間無(wú)任何潤(rùn)滑劑和保護(hù)膜，摩擦系數(shù)及摩擦阻力最大，磨損最嚴(yán)重，在接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了粘著和梨刨現(xiàn)象。液體摩擦的特點(diǎn)是兩摩擦表面不直接接觸，被液體油膜完全隔開(kāi)，摩擦系數(shù)極小，摩擦是在液體的分子間進(jìn)行的，稱(chēng)為液體潤(rùn)滑。邊界摩擦的特點(diǎn)是兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開(kāi)，但由于邊界膜較薄，不能完全避免金屬的直接接觸，摩擦系數(shù)較大，仍有局部磨損產(chǎn)生。混合摩擦的特點(diǎn)是同時(shí)存在邊界潤(rùn)滑和液體潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)比邊界潤(rùn)滑小，但會(huì)有磨損發(fā)生。 磨損過(guò)程分幾個(gè)階段？各階段的特點(diǎn)是什么？答：磨損過(guò)程分三個(gè)階段，即跑合摩合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段。各階段的特點(diǎn)是:跑合磨損階段磨損速度由快變慢；穩(wěn)定磨損階段磨損緩慢，磨損率穩(wěn)定；劇烈磨損階段，磨損速度及磨損率都急劇增大。　按磨損機(jī)理的不同，磨損有哪幾種類(lèi)型？答：磨損的分類(lèi)有磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損點(diǎn)蝕、腐蝕磨損。　哪種磨損對(duì)傳動(dòng)件來(lái)說(shuō)是有益的？為什么？答：跑合磨損是有益的磨損，因?yàn)榻?jīng)跑合磨損后，磨損速度減慢，可改善工作表面的性質(zhì)，提高摩擦副的使用壽命。 如何選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑？答：選潤(rùn)滑劑時(shí)應(yīng)根據(jù)工作載荷、運(yùn)動(dòng)速度、工作溫度及其它工作條件選擇。當(dāng)載荷大時(shí)，選粘度大的潤(rùn)滑油，如有較大的沖擊時(shí)選潤(rùn)滑脂或固體潤(rùn)滑劑。高速時(shí)選粘度小的潤(rùn)滑油，高速高溫時(shí)可選氣體潤(rùn)滑劑；低速時(shí)選粘度小的潤(rùn)滑油，低速重載時(shí)可選潤(rùn)滑脂；多塵條件選潤(rùn)滑脂，多水時(shí)選耐水潤(rùn)滑脂。 潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑方法有哪些？答：油潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方法有分散潤(rùn)滑法和集中潤(rùn)滑法。集中潤(rùn)滑法是連續(xù)潤(rùn)滑，可實(shí)現(xiàn)壓力潤(rùn)滑。分散潤(rùn)滑法可以是間斷的或連續(xù)的。間斷潤(rùn)滑有人工定時(shí)潤(rùn)滑、手動(dòng)油杯潤(rùn)滑、油芯油杯潤(rùn)滑、針閥油杯潤(rùn)滑、帶油潤(rùn)滑、油浴及飛濺潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑、油零潤(rùn)滑等幾種。？答：接觸式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以及氈圈。？答:非接觸式密封有曲路密封和隙縫密封，它是靠隙縫中的潤(rùn)滑脂實(shí)現(xiàn)密封的。第3章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么?答：機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù)時(shí),機(jī)構(gòu)就具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，要注意哪些事項(xiàng)？答：應(yīng)注意機(jī)構(gòu)中是否包含著復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有什么作用？如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？答：（1）能拋開(kāi)機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實(shí)外形，簡(jiǎn)明地表達(dá)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，并能對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案討論和運(yùn)動(dòng)、受力分析。（2）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟如下所述：①認(rèn)真研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作原理，分清機(jī)架，確定主動(dòng)件。②循著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線，搞清各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的種類(lèi)。③測(cè)量出運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置。④選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號(hào)表示其構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 ，并說(shuō)明欲使其具有確定運(yùn)動(dòng)，需要有幾個(gè)原動(dòng)件？答：a）代入式（）中可得此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。b) 處存在局部自由度，必須取消，即把滾子與桿剛化，則代入式（）中可得 此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。c) 代入式（）中可得此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。 ，并計(jì)算其自由度。答：取，：圖a)： ，則； 圖b)：，則。 ，并判斷該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件）。解：a)：。運(yùn)動(dòng)確定。b) 運(yùn)動(dòng)確定c) 。運(yùn)動(dòng)確定d) 。運(yùn)動(dòng)確定。e) 。運(yùn)動(dòng)確定。f) 。運(yùn)動(dòng)確定。g) 。運(yùn)動(dòng)確定h) 。運(yùn)動(dòng)確定。 ？如不合理，請(qǐng)針對(duì)錯(cuò)誤提出修改方案。答：圖示機(jī)構(gòu)的自由度為零，故都不合理，修改方案如下： ，在處改為一個(gè)滑塊。 ，在構(gòu)件4上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，；或在構(gòu)件4的處添加一滑塊。第4章 平面連桿機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)的速度多邊形與加速度多邊形特性是什么？答：同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度和加速度構(gòu)成的多邊形與構(gòu)件原來(lái)的形狀相似，且字母順序一致。 為什么要研究機(jī)械中的摩擦？機(jī)械中的摩擦是否全是有害的？答：機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其相鄰的兩構(gòu)件間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就必然產(chǎn)生摩擦力，它一方面會(huì)消耗一部分的輸入功，使機(jī)械發(fā)熱和降低其機(jī)械效率，另一方面又使機(jī)械磨損，影響了機(jī)械零件的強(qiáng)度和壽命，降低了機(jī)械工作的可靠性，因此必須要研究機(jī)械中的摩擦。機(jī)械中的摩擦是不一定有害的，有時(shí)會(huì)利用摩擦力進(jìn)行工作，如帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。 何謂摩擦角？如何確定移動(dòng)副中總反力的方向？答：（1）移動(dòng)或具有移動(dòng)趨勢(shì)的物體所受的總反力與法向反力之間的夾角稱(chēng)為摩擦角。（2）總反力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向成一鈍角，據(jù)此來(lái)確定總反力的方向。 何謂摩擦圓？如何確定轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力的作用線？答：（1）以轉(zhuǎn)軸的軸心為圓心，以為半徑所作的圓稱(chēng)為摩擦圓。 （2）總反力與摩擦圓相切，其位置取決于兩構(gòu)件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，總反力產(chǎn)生的摩擦力矩與相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向相反。 從機(jī)械效率的觀點(diǎn)看，機(jī)械自鎖的條件是什么？答：機(jī)械自鎖的條件為。 連桿機(jī)構(gòu)中的急回特性是什么含義？什么條件下機(jī)構(gòu)才具有急回特性？答：（1）當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿來(lái)回?fù)u動(dòng)的速度不同，返回時(shí)速度較大。機(jī)構(gòu)的這種性質(zhì)，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)K來(lái)表示這種特性。 （2）當(dāng)時(shí)，則，機(jī)構(gòu)具有急回特性。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件是什么？曲柄是否一定是最短桿？答：（1）最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和；最短桿或相鄰桿應(yīng)為機(jī)架。（2）曲柄不一定為最短桿，如雙曲柄機(jī)構(gòu)中，機(jī)架為最短桿。 何謂連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)？舉出避免死點(diǎn)和利用死點(diǎn)的例子。答：（1）主動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心時(shí)的位置，稱(chēng)為連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。（2）機(jī)車(chē)車(chē)輪在工作中應(yīng)設(shè)法避免死點(diǎn)位置。如采用機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，可借助另一個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)越過(guò)死點(diǎn)；飛機(jī)起落架是利用死點(diǎn)工作的，當(dāng)起落架放下時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，使降落可靠。 ，已知機(jī)構(gòu)的尺寸和相對(duì)位置，構(gòu)件1以等角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求圖示位置C點(diǎn)和D點(diǎn)的速度及加速度，構(gòu)件2的角速度和角加速度。解：取長(zhǎng)度比例尺。解：（1）速度分析。①，方向垂直于AB，指向與的轉(zhuǎn)向一致。②，故有：大小 ？ ？方向 水平 取速度比例尺（）,，則代表；代表，其大小為。③求。因，則方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。④求。因?yàn)锽、C、D為同一構(gòu)件上的三點(diǎn)，所以可利用速度影像原理求得d 點(diǎn)，連接代表，其大小為，方向同。（2）加速度分析。①求。由已知條件可知：，方向?yàn)锽A；。②求。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，可選立下列方程式大小 ？ ？方向 水平 取加速度比例尺，則代表，代表。由圖可知，方向同（水平向左）；，方向同。③求。因，則（方向?yàn)槟鏁r(shí)針）④求。大小 ？ ？ ？方向 ？ 作矢量圖，可見(jiàn)代表。 由圖可見(jiàn)，=，方向同。 ，已知，，構(gòu)件1以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)已作出該瞬時(shí)的速度多邊形（）和加速度多邊形（ c）。試用圖解法求：（1）構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E的位置，并求出該點(diǎn)的加速度；（2）為加速度多邊形中各矢量標(biāo)注相應(yīng)符號(hào)：（3）求構(gòu)件2的角加速度。解：取，作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。（1）求構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E及E點(diǎn)的加速度。①求。，且。②求。大小 ？ ？方向 水平 取。因，故在速度圖中，e與極點(diǎn)p相重合，即三角符號(hào)Δ為ΔBCE的影像，其作圖過(guò)程為：過(guò)B點(diǎn)作，過(guò)C點(diǎn)作，其交點(diǎn)即為E點(diǎn)。③求、及。由圖可知。又因 則 ，方向?yàn)槟鏁r(shí)針。，方向?yàn)槟鏁r(shí)針。大小 ？ ？方向 取，作加速度矢量圖，則代表。，方向。④求。利用加速度影像原理，即∽。作圖過(guò)程為：作，其交點(diǎn)即為，則代表。（2）。（3）求構(gòu)件2的角加速度。由圖可知，又因則。 ，設(shè)已知，，求當(dāng)平行于且垂直于AB時(shí)的和。解：取，畫(huà)出機(jī)構(gòu)的位置圖。（1） 速度分析。①求。 ，方向垂直于。②求。因B點(diǎn)與A點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn)，故有：大小 ？ ？方向 取速度比例尺，由圖可知：③求。因?yàn)樗詷?gòu)件2在此瞬時(shí)作平動(dòng)，即方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。（2）加速度分析。① 求。由已知條件可知：，方向。②求。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，可建立下列方程式大小 ？ ？ 0 ？方向 ？ ，則代表。③求。根據(jù)影像原理可得出：，可得出代表。，方向垂直向下。 ，設(shè)已知曲柄AB以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。求：（1）當(dāng)時(shí)，構(gòu)件3的角速度和角加速度；（2）當(dāng)時(shí)，構(gòu)件3的角速度和角加速度；（3）當(dāng)（B點(diǎn)轉(zhuǎn)于AC之間）時(shí)，構(gòu)件3的角速度和角加速度。解：（1）當(dāng)時(shí)，取,畫(huà)出機(jī)構(gòu)的位置圖，（一）a所示。（一）①求。 ……（1）大小 ？ ？方向 取，（一）b所示，由圖可知：代表，則方向?yàn)轫槙r(shí)針，且。②求。 ……（2）大小 ？ ？方向 式中取，（一）c所示，由圖可知：代表，將移至B點(diǎn)，得：方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)。（2）當(dāng)時(shí)，取，畫(huà)出機(jī)構(gòu)的位置圖，（二）所示。（二）①求。依據(jù)矢量方程（1），（二）b所示，取 。由圖可知：代表，則。②求。依據(jù)矢量方程（2），（二）c所示，取。由圖可知：代表，則方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)。（3）當(dāng)時(shí)，取，畫(huà)出機(jī)構(gòu)的位置圖，（三）所示。 a) b) c)① 求。依據(jù)矢量方程（1），（三）b所示，取。由圖可知：代表，又、重合，則代表，則方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)。②求。依據(jù)矢量方程（2），（三）c所示，取。由圖可知：因、重合，則。 ，設(shè)已知構(gòu)件逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求及。解：取，畫(huà)出機(jī)構(gòu)的位置圖。(1) 速度分析（求）。,即，方向垂直于。大小 ？ ？方向 水平 鉛垂取，由圖可知：代表代表,則方向?yàn)樗健＃?）加速度分析（求）。大小 ？ ？方向 水平 水平向右 垂直式中取，由圖可知：代表，則方向?yàn)樗较蛴摇?，已知拖板1的運(yùn)動(dòng)方向垂直于紙面，重心在S處，幾何尺寸如圖所示，各接觸面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。求V形導(dǎo)軌處的當(dāng)量摩擦系數(shù)。解：作用于導(dǎo)軌上壓力為、。根據(jù)力矩平衡條件可知：作用在左右導(dǎo)軌上的摩擦力為、所以 ，已知為驅(qū)動(dòng)力，為工作阻力，轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B的軸頸半徑為r，當(dāng)量摩擦系數(shù)為，滑動(dòng)摩擦系數(shù)為，忽略各構(gòu)件的重力和慣性力。試作出各運(yùn)動(dòng)副中總反力的作用線。 答：（1）求、。忽略各構(gòu)件的重量和慣性力，桿2為二力桿，作用在桿2上的兩個(gè)力和應(yīng)等值、共線、反向。當(dāng)考慮摩擦后，該二力不通過(guò)鉸鏈中心，而與摩擦圓